اینترنت ماهواره‌ای چیست و چه کاربرد‌هایی دارد؟

فرارو-مصطفی جرفی. اینترنت آنچنان امروزه به زندگی ما تنیده شده که گویی انسان قرن هاست با آن سروکار دارد و هرگز زندگی کردن بدون آن را تجربه نکرده است. اما باید بدانید که در این دنیایی که ما تصور می‌کنیم بدون اینترنت امکان زندگی کردن وجود ندارد، براساس آمار‌ها حدود ۳ میلیارد نفر نیز هستند که به اینترنت با کیفیت دسترسی ندارند و این امر می‌تواند خلل جدی در مسیر توسعه ایجاد کند. همین دغدغه سبب شد که در سال‌های اخیر راه حل‌هایی برای گسترش اینترنت باکیفیت مطرح شود که مهمترین آن‌ها ارائه اینترنت ماهواره‌ای است. اتصال به اینترنت از طریق ماهواره می‌تواند اتفاق بسیار بزرگی در راستای ارتقای کیفیت زندگی مردم و توسعه کسب و کار‌های دیجیتالی باشد، اما اینترنت ماهواره‌ای چیست و چه کاربرد‌هایی در زندگی امروزی ما دارد؟ با ما همراه شوید تا اطلاعات کاملی را در خصوص اینترنت ماهواره‌ای در اختیار شما قرار دهیم.

اینترنت ماهواره‌ای یکی از انواع دسترسی به اینترنت است که از راه ماهواره صورت می‌گیرد. در واقع اینترنت ماهواره‌ای یک اتصال بدون سیم است و شامل ۳ ظرف ماهواره است؛ یکی در هاب ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت یا ISP، یکی در فضا و دیگری به تجهیزات شما متصل است. علاوه بر ظرف ماهواره، شما به یک مودم و کابل‌های برای برقراری ارتباط میان ظرف ماهواره و مودم نیاز دارید. هنگامی که همه‌ی تجهیزات موجود، ISP سیگنال‌های اینترنت را در فضا ارسال می‌کند و سپس آن را تحویل شما می‌دهد. هر زمانی که شما درخواست (مانند دانلود، یک صفحه جدید، ارسال ایمیل و غیره) می‌دهید، این درخواست در فضا ابتدا به ظرف ماهواره و سپس به هاب ISP می‌رود. سپس درخواستِ کامل‌شده، در میان فضا به ظرف ماهواره‌ی شما و پس از آن به کامپیوتر شما بر‌می‌گردد. تنها دلیل این که چرا از اینترنت ماهواره‌ای استفاده می‌کنیم، این است که شاید شما در مکانی زندگی می‌کنید که سایر گزینه‌های اتصالات اینترنت مانند کابل و DSL در دسترس نیست و ثبت نام اینترنت به روشی دیگر برای شما مقدور نمی‌باشد. اگر شما از اتصال اینترنتی Dial-up استفاده می‌کنید، اینترنت ماهواره‌ای یک ارتقاء برای آن خواهد بود، زیرا سرعت اینترنت ماهواره‌ای به‌طور قابل توجهی سریع‌تر است.

 

اتصال به اینترنت از طریق ماهواره ساز و کار نسبتا ساده‌ای دارد. در این فرآیند اطلاعات بین یک دیش کوچک ماهواره و ماهواره‌ای که در مدار قرار دارد رد و بدل می‌شود و کاربر می‌تواند در هر نقطه‌ای از زمین به اینترنت متصل شود. کامپیوتر برای اتصال به اینترنت ماهواره‌ای سیگنالی را از طریق مودم به دیش ماهواره ارسال می‌کند و دیش نیز سیگنال را به سمت ماهواره می‌فرستد. در مرحله بعد ماهواره سیگنال را به مرکز ارائه دهنده اینترنت در زمین ارسال می‌کند. این مسیر دوباره و برخلاف جهت طی می‌شود و سیگنال از مرکز به ماهواره، از ماهواره به دیش و مودم و در نهایت به کامپیوتر می‌رسد و اتصال به اینترنت برقرار می‌شود.

سرویس‌های اینترنت ماهواره‌ای فعلی از ماهواره‌هایی که در مدار زمین‌ثابت و در ارتفاع ۳۶ هزار کیلومتری قرار دارند استفاده می‌کنند. مدار این ماهواره‌ها به گونه‌ای است که سرعت چرخش آن‌ها به دور زمین با سرعت چرخش زمین به دور خود برابر است؛ بنابراین ماهواره‌هایی که در مدار زمین‌ثابت قرار دارند همیشه می‌توانند محدوده مشخص و ثابتی از زمین را تحت پوشش قرار دهند. دسترسی به اینترنت از طریق ماهواره نیازمند رد و بدل شدن چند باره اطلاعات بین دیش ماهواره کاربر، ماهواره‌ی در مدار و مرکز ارائه دهنده اینترنت است. همین مسئله باعث افزایش تاخیر یا Latency اینترنت ماهواره‌ای می‌شود. همان‌طور که اشاره شد سرویس‌های اینترنت ماهواره‌ای فعلا از ماهواره‌هایی در مدار زمین‌ثابت استفاده می‌کنند که حدود ۳۶ هزار کیلومتر از زمین فاصله دارند. فاصله‌ای که برای مخابره هر سیگنال باید چهار بار طی شود؛ از کامپیوتر به ماهواره، از ماهواره به مرکز ارائه دهنده اینترنت در زمین، از مرکز به ماهواره و در نهایت از ماهواره به کامپیوتر. سرعت سیگنال نیز محدود به سرعت نور است و بنابراین در سرویس‌های اینترنت ماهواره‌ای فعلی با تاخیر قابل توجه نیم ثانیه‌ای مواجه هستیم. تاخیر نسبتا زیاد اینترنت ماهواره‌ای روی عملکرد برخی از نرم‌افزار‌ها و یا بازی‌های آنلاین تاثیر قابل توجهی دارد.

 

به طور کلی اینترنت ماهواره‌ای به دو نوع آفلاین و آنلاین تقسیم می‌شود که خود نوع آنلاین نیز به دو بخش یک طرفه و دو طرفه تقسیم می‌شود که در ادامه به توضیح کامل آن‌ها خواهیم پرداخت؛

در اینترنت ماهواره‌ای One Way یا یک طرفه بخش مربوط به Receive داده‌ها با استفاده از Satellite صورت می‌پذیرد و در نتیجه کاربر قادر خواهد بود که بدون نیاز به اشغال نمودن خط تلفن و با سرعت بسیار بالایی داده‌ها را با کمک تکنولوژی DVB و از طریق خطوط یک طرفه دریافت کند. با این وجود شما هم چنان نیازمند به استفاده از خطوط تلفن ADSL و یا Wireless خواهید بود چراکه بخش مربوط به Send کردن داده‌ها هم چنان پای بر جاست و می‌بایست از طریق یکی از این ۳ راه صورت بپذیرد و این مسئله یکی از عمده ضعف‌های اینترنت ماهواره‌ای One Way یا یک طرفه به شمار می‌رود. جدای از بحث نیاز به خط تلفن جهت ارسال داده‌ها برای استفاده از این سرویس نخست شما باید یک Account از یکی از ارائه کنندگان سرویس اینترنت ماهواره‌ای EDSL نظیر OpenSky,SkyDSL و... خریداری نمائید که بدین منظور می‌توانید از دو طریق وارد عمل شوید؛ راه اول این که مستقیما با شرکت‌های اصلی وارد معامله شده و اقدام به خرید اکانت کنید که در این صورت جدای از بحث قیمت گزاف اکانت‌ها و مقرون به صرفه نبودن آن نیاز به تهیه یک کارت اعتباری معتبر (Visa,MasterCard و...) و انتقال وجه از طریق آن خواهید داشت که متاسفانه این امکان در ایران میسر نیست. راه دوم هم این هست که از طریق شرکت‌های داخلی که حکم واسطه بین کمپانی مادر و کاربر رو دارند وارد عمل شوید که در این صورت هزینه خدمات تا حدود زیادی کاهش خواهد یافت.

در اینترنت ماهواره‌ای Two Way یا دوطرفه برخلافه اینترنت ماهواره‌ای یک طرفه کاربر نیازی به استفاده از خطوط تلفن Wireless/ADSL جهت ارسال دیتا نخواهد داشت، چراکه هر دو بخش مربوط به Send و Receive داده‌ها از طریق Satellite صورت می‌پذیرد، اما نکته مهم این جاست که برای استفاده از این نوع اینترنت ماهواره ای، شما نیاز به تهیه تجهیزات ماهواره‌ای حرفه‌ای و البته گران قیمت از قبیل LNB و دیش Offset و... و مهمتر از همه کسب مجوز رسمی از مراجع قانونی خواهید داشت چراکه این نوع اینترنت براحتی قابل ردیابیست و در صورت استفاده غیرقانونی از آن بسرعت تحت پیگرد قرار خواهید گرفت لذا با توجه به محدودیت‌های قانونی موجود و هزینه سنگین خرید و راه اندازی تجهیزات مربوطه، استفاده از اینترنت ماهواره‌ای Two Way در بین کاربران خانگی چندان متداول نمی‌باشد و بیشتر دستگاه‌های دولتی من جمله بانک‌ها و... به استفاده از این نوع اینترنت ماهواره‌ای روی می‌آورند.

 

گفتن واژه اینترنت آفلاین به این سرویس در واقع یک غلط عامیانه است که به مرور در بین اهالی ماهواره و به خصوص کاربران کارت‌های DVB رواج پیدا کرده است. حقیقت امر آنست که برخلاف تصور عموم در این سرویس کاربر هیچ گونه نیازی به برقراری ارتباط با شبکه جهانی اینترنت از طریق خطوط تلفن، ADSL، Wirless و... نخواهد داشت و تنها در اختیار داشتن یک عدد کارت DVB (که دارای کد شناسایی ۶ بایتی Mac Address و قابلیت شبیه سازی Network Adaptor باشد) بعلاوه نرم افزار‌های ویژه دانلود آفلاین نظیر SkyNet و در نهایت دو فایل به نام‌های Regix و Rules برای استفاده از آن چه به عنوان سرویس اینترنت آفلاین، در ایران رواج پیدا کرده است کفایت میکند. اصول کار در این سرویس بر مبنای استفاده از Mac Address کاربرانی که از سرویس‌های اینترنت Online استفاده می‌کنند بعلاوه IP Address سایت‌های گوناگون می‌باشد به این ترتیب که با در اختیار داشتن Mac Address کاربران آنلاین، به موازات این که آن‌ها اقدام به دانلود فایلی از محیط شبکه جهانی اینترنت کنند شما نیز قادر خواهید بود که به کمک نرم افزار‌های ویژه دانلود آفلاین به صورت هم زمان و بدون هیچ گونه کم و کاستی مشابه آن فایل را دانلود کنید در مورد سایت‌ها نیز نحوه عملکرد به همین شکل است، بدین ترتیب که به موازات این که کاربری فایلی را از محیط سایتی که شما IP Address آن را در اختیار دارید دانلود کند، نرم افزار این امکان را به شما می‌دهد که فایل مربوطه را هم زمان بر روی هارد دیسک کامپیوتر خودتون دانلود کنید.

راه اندازی یک اینترنت ماهواره‌ای تجهیزاتی است که در ادامه نام برده می‌شود؛

۱. دستگاه آماده برای اتصال به اینترنت (مثلا کامپیوتر)
۲. مودم یا روتر
۳. دیش ماهواره
۴. ماهواره در فضا
۵. مرکز عملیات شبکه (NOC)

 

۱. خط دید ماهواره: هرگونه مانعی (مانند درخت و یا کوه) در سیگنال‌های ارسالی ماهواره تداخل ایجاد خواهد کرد. موضوع بسیار مهمی است که نباید میان محل نصب دیش ماهواره و ماهواره موجود در مدار، مانعی وجود داشته باشد. در صنعت به این موضوع «خط دید» (line-of-sight) ماهواره اطلاق می‌شود. امروزه خط دید ماهواره به وسیله دستگاهی پیشرفته انجام می‌شود.

۲. لیتنسی ماهواره: اگر بخواهیم ساده بگوییم، تعریف لیتنسی پاسخ به این سؤال است؛ چقدر طول می‌کشد تا سیگنالی از اطلاعات از جایی به ماهواره برسد و مجدداً پاسخ آن دریافت شود. همان‌گونه که می‌دانید داده‌ها در سفر‌های ماهواره‌ای با سرعت نور جابجا می‌شود. سرعت نور را می‌تواند حدود ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه عنوان کرد. همچنین بالاتر ذکر کردیم که ماهواره‌های زمین ثابت در فاصله حدود ۳۶ هزار کیلومتر در بالای زمین مستقر هستند. به این نکته دقت کنید که این مسافت باید ۴ مرتبه پیموده شود (از کامپیوتر به ماهواره … از ماهواره به مرکز عملیات شبکه … از مرکز عملیات شبکه به ماهواره … از ماهواره به کامپیوتر). درمجموع این مسافت چیزی در حدود نصف مسافتی است که نور در یک ثانیه طی می‌کند؛ بنابراین می‌توانیم مقدار لیتنسی یا تأخیر در بازیابی سیگنال را حدود یک‌دوم ثانیه یا ۵۰۰ میلی‌ثانیه محاسبه کنیم. البته که این عدد، برای من و شما زمان زیادی نیست، اما برخی اپلیکیشن‌ها نظیر وی‌پی‌ان (VPN)‌ها و یا بازی‌های آنلاین به‌هیچ‌عنوان چنین تأخیر را نمی‌پسندند.

۳. ضریب اطلاعات متعهد شده (CIR  :(CIR واژه‌ای است که اغلب در صنعت ماهواره‌ای به کار می‌رود. به بیان ساده به این معناست که ISP ماهواره‌ای متعهد می‌شود یک حداقل سرعتی را برای تبادل ارتباطات شما تضمین کند. CIR به طول معمول ۱: ۱ (بخوانید یک در برابر یک) است. به این معنا که شما داده‌های کانالتان با عضوی دیگر به اشتراک نمی‌گذارید و همواره، بیشترین مقدار سرعت ممکن در اختیار شما است. این مفهوم غالباً با ضریب اشتراک (Contention Ratios) که ادامه به آن می‌پردازیم، اشتباه می‌شود.

۴. ضریب اشتراک: به بیان ساده ضریب اشتراک، حداکثر تعداد کاربرانی است که از یک پهنای باند استفاده می‌کنند. هرچه این میزان کمتر باشد، در ساعات اوج مصرف سرعت اینترنت با کاهش کمتری همراه خواهد بود؛ به‌عبارت‌دیگر تعداد افراد کمتری در پهنای باند شما شریک هستند. ضریب اشتراک برای مشترکان سرویس‌دهنده ماهواره‌ای اینترنت ۱: ۴۰۰ (یک به چهارصد) است. ضریب اشتراک تماماً با ضریب اطلاعات متعهد شده، متفاوت است. ضریب اشتراک به معنای این است که سرعت اینترنتی که شما دریافت می‌کنید نه‌تن‌ها تضمین‌شده نیست، بلکه میان تعدادی دیگر از کاربران به اشتراک گذاشته می‌شود.

۵. محدوده ماهواره: محدوده یک ماهواره به بازه‌ای از مکان گفته می‌شود که دیش ماهواره نصب‌شده احتمالی در آنجا، امکان اتصال با ماهواره مداری را خواهد داشت. در تصویر زیر می‌توانید محدوده ماهواره Galaxy ۱۸ را برای شمال آمریکا مشاهده کنید. همچنین طول‌های جغرافیایی ماهواره‌های مختلفی لیست شده است که به‌واسطه آن می‌توانید خط دید ماهواره موردنظر خود را در هر نقطه‌ای از سیاره که هستید پیدا کنید.

۶. باند فرکانسی Ku Band: ارتباطات ماهواره‌ای، انتقال‌هایی رادیویی هستند که در باند فرکانسی Ku از طیف الکترومغناطیسی قرار دارند. باند Ku از همان باند‌های فرکانسی است که افسران پلیس در آشکارساز‌های رادیویی خود استفاده می‌کنند. دیش‌های ماهواره‌ای Ku Band امر انتقال را در فرکانس ۱۴ هزار تا ۱۴ هزار و ۵۰۰ مگاهرتز انجام می‌دهند.

۷. EIRP–dWB و اندازه دیش: قدرت سیگنال دریافتی در هر نقطه از سطح زمین را با ERIP نمایان می‌شود. هرچه این مقدار بیشتر باشد باید اندازه دیش یا آنتن موردنظر برای دریافت اینترنت ماهواره‌ای کاهش یابد. واحد اندازه‌گیری سیگنال‌های دریافتی از ماهواره dBW است و هر چه مقدار آن بیشتر باشد، اندازه دیش لازم نیز کوچک‌تر است. ماهواره‌های مختلف، dBW متفاوتی دارند. اگر در منطقه‌ای زندگی می‌کنید که مقدار dBW کم است. برای دریافت حداکثر سیگنال‌ها باید دیش بزرگی انتخاب کنید.

 

۱. آب و هوا بر مسیر سیگنال اثر می‌گذارد؛ در طول شرایط بد آب و هوایی مانند باد‌های شدید یا باران‌های طوفانی، شما باید انتظار اینترنت ظعیف را داشته باشید؛ فرض بر این است که شما همیشه اینترنت دارید.
۲. تاخیر ضعیف یا نرخ پینگ (ping) بالا؛ نرخ پینگ و تاخیر اساسا یکی هستند. هر دو مورد، مدت زمانی که طول می‌کشد تا دو کامپیوتر، دستگاه، سرویس یا سرور در یک شبکه ارتباط برقرار کنند، آزمایش می‌کنند.
۳. مانع‌های کوچک می‌توانند سیگنال را تحت تاثیر قرار بدهند، ظرف شما باید به سمت جنوب (در جهت سایر ظروف ماهواره‌ای) باشد و هر چیزی در مسیر سیگنال ظرف شما قرار دارد، مانند شاخه‌ها یا ساختمان‌ها، می‌توانند بر کیفیت سیگنال اثر بگذارند. اگر در جنگل زندگی می‌کنید، این اتصال اینترنتی می‌تواند مشکل بزرگی برای شما باشد.
۴. محدودیت‌های پهنای باند؛ هر ماه شما پهنای باند زیادی خواهید داشت که می‌توانید از ان استفاده کنید، پیش از آن که ISP از میزان آن بکاهد. این امر مطابق با سیاست منصفانه استفاده‌ی آن‌ها است. در عوض آن برخی ISP‌ها پهنای باند روزانه تعیین می‌کنند، که کمی بهتر است، زیرا اگر شما پهنای باند خود را به‌صورت زودهنگام مصرف می‌کنید، دیگر لزومی ندارد که صبذ کید تا ماه تمام شود.
۵. VPN‌ها با اینترنت ماهواره‌ای سازگار نیستند؛ زیرا آن‌ها به تاخیر کم و پهنای باند بالا نیاز دارند که کاملا متناقض با اینترنتی است که از طریق ماهواره دریافت می‌کنید.
۶. اینترنت ماهواره‌ای نسبتا گران است؛ شما برای پرداخت هزینه اینترنت با سرعت ۲ مگابایت بر ثانیه، مبلغی در حدود ۱۰۰ دلار در هر ماه پرداخت خواهید کرد. این هزینه ۲ برابر هزینه‌ی ماهیانه‌ی اتصال اینترنتی کابل با سرعت ۲۵ برابر بهتر است.

۱. اینترنت ماهواره‌ای سریع‌تر از Dial-up است؛ البته این مزیت به پکیجی که خریداری می‌کنید، بستگی دارد. اما شما می‌توانید این انتظار را داشته باشید که اینترنت ماهواره‌ای شما ۱۰ تا ۳۵ برابر سریع‌تر از اینترنت Dial-up باشد.
۲. اتصالات اینترنت ماهواره‌ای می‌توانند مصارف بالای پهنای باند را مدیریت کنند؛ بنابراین سرعت یا کیفیت اینترنت شما نباید تحت تاثیر «تعداد زیاد کاربران» یا «زمان‌های اوج مصرف» قرار بگیرد.
۳. برای اینترنت ماهواره‌ای شما به یک خط تلفن نیاز ندارید.

 

مدتی پیش شرکت ایلان ماسک با شرکت اسپیس ایکس (SpaceX) چند ده ماهواره را به صورت زنجیره‌ای به مدار زمین پرتاب کرد و طی چند سال آینده، صد‌ها ماهواره دیگر توسط این شرکت برای انجام پروژه جهانی استارلینک پرتاب خواهند شد. بسیاری از کارشناسان معتقدند که با اجرای موفقیت‌آمیز این پروژه، می‌توان به کمک اینترنت ماهواره‌ای به فیلترینگ اینترنت پایان بخشید. شرکت وان وب (OneWeb) نیز یکی دیگر از شرکت‌هایی است که می‌خواهد این کار را انجام دهد. طبق اخبار منتشر شده، وان وب تا سال ۲۰۲۷ میلادی یعنی حدود ۸ سال دیگر، بالغ بر ۹۰۰ ماهواره را در مدار زمین قرار می‌دهد که برنامه بسیار بلندپروازانه‌ای به نظر می‌رسد.

پیش از این تحقق چنین پروژه‌هایی مشکلات زیادی داشت، چرا که فاصله زیاد ماهواره‌ها و تعداد اندک آن‌ها باعث می‌شود ارتباطات اینترنت ماهواره‌ای با تاخیر چند دهم تا چند ثانیه‌ای مواجه شود. بیشتر ماهواره‌ها در فاصله حدود ۳۶ هزار کیلومتری زمین و در مدار ثابت قرار می‌گرفتند که این فاصله زیاد باعث می‌شد ارتباطات اینترنتی چندان مناسب نباشد، اما اکنون شرکت‌هایی مانند اسپیس ایکس می‌خواهند ماهواره‌های خود را در مدار بسیار نزدیک‌تر به زمین و در فاصله حدود ۵۰۰ کیلومتری زمین ثابت نگه دارند که به این ترتیب مشکلات قبلی برطرف می‌شود. اسپیس ایکس می‌خواهد ماهواره‌های خود را به صورت شبکه‌ای در تعداد حدود ۱۲ هزار عدد در مدار قرار بدهد که البته بسیاری از کارشناسان معتقدند قرار دادن این تعداد ماهواره در مدار زمین طی چند سال آینده به دور از واقعیت است. اسپیس ایکس اعلام کرده در مرحله اول پروژه استارلینک، حدود ۴۰۰ ماهواره فعالیت خود را در مدار زمین شروع می‌کنند و اگر خدمات آن‌ها مورد رضایت مشتریان قرار بگیرد، در فاز دوم تعداد ماهواره‌ها به ۸۰۰ عدد افزایش پیدا می‌کند و طبیعتا با افزایش تعداد ماهواره‌ها، کیفیت و سطح پوشش اینترنت نیز بهبود می‌یابد.

شرکت کانادایی «تله ست»، استارت اپ تحت حمایت ژاپنی‌ها و آمریکای لایتینی‌ها با نام «لئوست»، ایریدیوم و یک شرکت دولتی چینی از دیگر کمپانی‌هایی هستند که برنامه دارند تا چندین ماهواره را به منظور تامین ارتباطات فوق سریع در مدار قرار بدهند و به این ترتیب اینترنت ماهواره‌ای روز به روز گسترده‌تر از قبل می‌شود. البته قرارگیری این همه ماهواره در مدار می‌تواند مشکلاتی نیز به همراه داشته باشد. با تجمع این ماهواره‌های جدید، فضا پر از اشیایی می‌شود که ممکن است خطر برخورد آن‌ها با یکدیگر یا سایر سفینه‌های فضایی را افزایش دهد. همچنین کشور‌هایی که در آن فیلترینگ با شدت زیادی اجرا می‌شود، بسیار نگران تحقق اینترنت ماهواره‌ای و دور زدن فیلترینگ هستند.